目前，钙离子电池(CIB)的开发仍处于起步阶段，并且由于缺乏令人满意的正极材料和相容性电解质而受到极大困扰。

在此，清华深圳国际研究生院Baohua Li，Guobin Zhang，Cuiping Han首次开发了乙腈-水混合电解质，其中水溶剂的强润滑和屏蔽作用显着促进了大体积Ca²⁺的快速传输，从而有助于Ca²⁺在层状钒氧化物（Ca_0.25V₂O₅·nH₂O，CVO）。

文章要点

1）乙腈成分在重复的Ca²⁺离子吸收/释放过程中显着抑制钒物质的溶解，赋予CVO正极强大的循环寿命。更重要的是，光谱表征和分子动力学模拟证实水分子通过与乙腈分子（O−H···N）的相互氢键很好地稳定，赋予水性混合电解质高电化学稳定性。

2）通过使用这种水性混合电解质，CVO电极在0.2 A g^-1时显示出158.2 mAh g^-1的高比放电容量，在5 A g^-1的高倍率下显示出104.6 mAh g^-1的吸引人的容量，并且在1.0Ag^-1下经过2000次循环后容量保持率为95%，这是迄今为止报道的CIB的最高性能记录。

3）机理研究说明了从VO多面体层间隙中可逆提取Ca²⁺，伴随着可逆的V−O和V−V骨架变化以及层间距的可逆变化。这项工作构成了开发高性能钙离子电池的重大进展。

参考文献

Highly Reversible Intercalation of Calcium Ions in Layered Vanadium Compounds Enabled by Acetonitrile−Water Hybrid Electrolyte, ACS Nano, 2023

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07061